Minerały są zazwyczaj wydobywane ze złóż rud, a następnie oddzielane

Jeśli pracujesz nad zadaniem z geologii lub przygotowujesz się do quizu, prawdopodobnie zetknąłeś się z pytaniem, które należy wypełnić: „Minerały zazwyczaj wydobywa się ze złóż ________ i oddziela”. Prawidłowa odpowiedź brzmi ruda depozyty. Ta prosta odpowiedź otwiera jednak drzwi do znacznie szerszego tematu, który łączy geologię, inżynierię górniczą i przetwórstwo minerałów. Zrozumienie, czym właściwie są złoża rudy, jak powstają różne ich rodzaje oraz etapy przemysłowe oddzielające cenne minerały od skał płonnych, da pełny obraz tego, w jaki sposób surowce stają się zasobami użytecznymi.

Krótka odpowiedź: Minerały pochodzą ze złóż rud

Zwięzła odpowiedź na pytanie jest taka, że minerały wydobywa się ze złóż rud, a następnie oddziela się je od otaczającej skały. Ale dlaczego „ruda”, a nie tylko „skała”? Rozróżnienie sprowadza się do ekonomii. Według standardowych definicji geologicznych ruda to skała lub minerał zawierający cenny składnik, który można wydobyć lub wydobyć i który można sprzedać z zyskiem. Jeśli materiału nie można wydobyć z zyskiem, jest to po prostu zmineralizowana skała, a nie ruda.

Kluczowym wnioskiem jest to, że złoże rudy to obiekt geologiczny wzbogacony w cenne minerały w stopniu, który sprawia, że ​​wydobycie jest opłacalne finansowo. Na przykład miedź może występować w śladowych ilościach w wielu skałach, ale staje się złożem rudy dopiero wtedy, gdy stężenie jest wystarczająco wysokie, aby pokryć koszty wydobycia i przetwarzania.

Czym właściwie jest złoże rudy?

Złoże rudy to naturalne skupienie jednego lub większej liczby cennych minerałów w górotworze. Cenne minerały w tych złożach zwykle występują w określonych postaciach chemicznych, w tym pierwiastkach rodzimych, siarczkach, sulfosalach, tlenkach lub wodorotlenkach. Forma ma znaczenie, ponieważ determinuje metodę ekstrakcji.

Weźmy pod uwagę piryt, często nazywany „złotem głupców”. Zawiera żelazo i siarkę, ale jeśli złoże nie zawiera innych cennych metali lub bardzo dużej zawartości żelaza, zwykle nie kwalifikuje się jako ruda. Najlepsze minerały rud metali to te, które zawierają duże ilości metali wartościowych. W przeciwieństwie do tego minerał taki jak chalkopiryt, który jest siarczkiem miedzi i żelaza, staje się rudą, gdy w jednym miejscu skupi się jego wystarczająca ilość, aby ekstrakcja miedzi była ekonomiczna.

Pomyśl o tym w ten sposób: łyżka kuchenna zawiera stal nierdzewną, ale stal jest tak rozproszona w miliardach kuchni, że nikt nie wyrzuciłby jej na wysypisko śmieci. Złoża rud to naturalny sposób koncentracji cennych pierwiastków w możliwych do zarządzania ilościach.

Główne typy złóż minerałów

Geolodzy klasyfikują złoża rud przede wszystkim według ich pochodzenia. Trzy najważniejsze kategorie to osady magmowe, hydrotermalne i osadowe, przy czym szczególnym przypadkiem są osady placerowe.

Złoża magmowe

Powstają one bezpośrednio w wyniku chłodzenia i krystalizacji magmy. Gdy stopiona skała ochładza się, ciężkie minerały osiadają i koncentrują się. Chrom, nikiel i platyna zwykle pochodzą ze złóż magmowych. Na przykład chromit, główna ruda chromu, tworzy warstwowe nagromadzenia w dużych intruzjach magmowych.

Złoża hydrotermalne

Powstają one, gdy gorące, bogate w minerały płyny przemieszczają się przez pęknięcia i szczeliny w skorupie ziemskiej. Gdy płyny ochładzają się lub reagują z otaczającymi skałami, osadzają rozpuszczone minerały. Wiele złóż złota, srebra, miedzi i ołowiu i cynku ma pochodzenie hydrotermalne. Żyły kwarcu zawierające złoto są klasycznym przykładem, który napędzał gorączkę złota w historii.

Osady osadowe

Tworzą się one w wyniku procesów powierzchniowych, takich jak parowanie, wytrącanie lub aktywność biologiczna. Powszechnymi osadami są sól, gips i wapień. Na przykład osady ewaporatów powstają, gdy woda morska lub słone jeziora wyparowują, pozostawiając skoncentrowane warstwy soli.

Depozyty umieszczające

Osady placerowe to nagromadzenia ciężkich minerałów, które uległy erozji w stosunku do ich pierwotnego źródła i zostały skoncentrowane przez wodę lub wiatr. Złoto, cyna i diamenty często znajdują się w złożach placerowych. Kiedy widzisz zdjęcia poszukiwaczy złota przesiewających żwir rzeczny, oznacza to, że eksploatują złoże placer.

Jak wydobywa się złoża minerałów?

Po zidentyfikowaniu złoża i uznaniu go za opłacalne ekonomicznie, metodę wydobycia wybiera się na podstawie głębokości, kształtu i właściwości złoża. Dwie podstawowe metody to wydobycie odkrywkowe i wydobycie podziemne.

Kopalnia odkrywkowa

Wydobycie odkrywkowe, zwane także wydobyciem odkrywkowym, stosuje się, gdy złoże rudy leży stosunkowo blisko powierzchni. Proces ten polega na stopniowym rozszerzaniu dołu na zewnątrz i w dół. Duży sprzęt usuwa skałę płonną, odsłaniając rudę, która następnie jest wiercona, piaskowana i ładowana na ciężarówki. Metoda ta jest powszechna w przypadku złóż miedzi, żelaza i złota, które rozciągają się na dużych obszarach.

Górnictwo podziemne

Kiedy złoża rudy sięgają głęboko pod powierzchnię, konieczne staje się wydobycie podziemne. Metoda ta polega na budowie tuneli i szybów zapewniających bezpieczny dostęp do głębszych złóż. Wydobycie podziemne jest droższe i bardziej złożone niż wydobycie odkrywkowe, ale staje się jedyną opcją, gdy stosunek usuwania odpadów do rudy sprawia, że ​​wydobycie odkrywkowe jest niepraktyczne.

Przed rozpoczęciem którejkolwiek z metod geolodzy wiercą otwory poszukiwawcze i budują trójwymiarowe modele złoża rudy. Modele te określają klasę, tonaż i geometrię złoża, a wszystko to wpływa na decyzję o tym, czy i jak je wydobywać.

Od wydobywanej skały do oddzielnych minerałów

Kopalnia wydobywa tylko rudę z ziemi. Prawdziwe wyzwanie zaczyna się, gdy masz stertę skał zawierającą niewielki procent cennych minerałów zmieszaną z dużą ilością odpadów, zwanych skałą płonną. Proces separacji przebiega zgodnie z przemyślaną sekwencją etapów fizycznych i chemicznych.

Kruszenie

Pierwszym krokiem jest rozdrobnienie wydobytej rudy na mniejsze kawałki. Kruszarki pierwotne rozbijają duże głazy do rozmiaru, który można przetworzyć za pomocą przenośników i kruszarek wtórnych. Celem jest tutaj czysto fizyczne zmniejszenie rozmiaru.

Szlifowanie

Szlifowanie further reduces the crushed ore to a fine powder. This step is critical because it liberates the valuable mineral grains from the surrounding gangue. If the ore is not ground finely enough, the valuable minerals remain locked inside waste particles and cannot be recovered. Ball mills are the workhorses of this stage, rotating a cylindrical drum filled with steel balls that impact and abrade the ore into fine particles.

Wydajność tego etapu mielenia zależy w dużej mierze od sprzętu i zastosowanych środków mielących. Aby zobaczyć, co dzieje się wewnątrz młyna, możesz przeczytać o tym jak wybrać odpowiednią wykładzinę młyna kulowego aby zrozumieć, w jaki sposób elementy wewnętrzne wpływają na wydajność szlifowania.

Koncentracja i separacja

Po zmieleniu rudy uwolnione cząstki minerałów oddziela się od skały płonnej za pomocą metod takich jak flotacja piany, separacja grawitacyjna lub separacja magnetyczna. Flotacja pianowa jest najpowszechniej stosowaną metodą rud siarczkowych. Działa poprzez dodanie środków chemicznych, które sprawiają, że cenne cząsteczki mineralne stają się hydrofobowe (odpychają wodę), a następnie przepuszczają powietrze przez zawiesinę. Cenne minerały przyczepiają się do pęcherzyków i wypływają na powierzchnię w postaci piany, która jest zbierana i zbierana. Odpady płonne pozostają w gnojowicy i są usuwane jako odpady poflotacyjne.

Dlaczego media mielące mają znaczenie w separacji minerałów

Na etapie mielenia rozpoczyna się fizyczna separacja minerałów, a jakość mediów mielących bezpośrednio wpływa na skuteczność tej separacji. Kulki mielące w młynie kulowym spełniają trzy funkcje: udarową, ściskającą i ścierającą. Kulki muszą być wystarczająco twarde, aby rozbić rudę, wystarczająco mocne, aby oprzeć się pękaniu i wystarczająco jednolite, aby utrzymać stałą wydajność mielenia w czasie.

Różne rodzaje rud wymagają różnych właściwości mielników. Do twardych i ściernych rud, Kulki mielące ze stopu wysokiej zawartości chromu zapewniają doskonałą odporność na zużycie i długą żywotność, co zmniejsza częstotliwość uzupełniania mediów. Wysoka twardość sprawia, że ​​są one szczególnie skuteczne na końcowych etapach mielenia, gdzie wymagane są drobne cząstki.

Dostawcy kulek szlifierskich ze stopu chromu, fabryka niestandardowa - Ningguo Jako chińscy dostawcy kulek do mielenia odlewów ze stopów chromu i niestandardowa fabryka kulek do mielenia odlewów ze stopów wysokiego chromu, Zhengxin... Zobacz produkt →

W przypadku zastosowań wymagających większych średnic frezów lub większych sił uderzenia, kute kulki szlifierskie do trudniejszych zastosowań zapewniają doskonałą wytrzymałość i odporność na pękanie. Kute kulki są wytwarzane poprzez kucie lub prasowanie nagrzanej stali, co wyrównuje strukturę ziaren i zapewnia im sprężystość niezbędną do wytrzymania powtarzających się uderzeń o wysokiej energii bez pękania.

Dostawcy kutych kulek do mielenia, fabryka na zamówienie - Ningguo Zhengxing Wear Resista Jako dostawcy kutych kulek do mielenia w Chinach i niestandardowa fabryka kutych kul do mielenia, Zhengxing oferuje hurtowe kute kulki do mielenia,... Zobacz produkt →

Wybór pomiędzy kulkami odlewanymi i kutymi nie jest arbitralny; zależy to od specyficznych warunków panujących w młynie, twardości rudy i docelowej wielkości cząstek. Jeśli interesują Cię te różnice, w tym artykule wyjaśniono różnica między kulkami stalowymi odlewanymi i kutymi w sensie praktycznym.

Wybór odpowiedniego środka mielącego to decyzja techniczna, która wpływa nie tylko na wydajność mielenia, ale także na zużycie energii i ogólne koszty operacyjne. Kula, która zużywa się zbyt szybko, zwiększa koszty wymiany mediów, natomiast kula, która się rozpada, marnuje energię i zmniejsza wydajność szlifowania. Z tego powodu operatorzy młynów oceniają twardość kul, udarność i stopień zużycia przed wyborem mediów dla określonego rodzaju rudy.

Wyjaśniono typowe niejasności

Na zakończenie warto wyjaśnić kilka częstych nieporozumień, które pojawiają się podczas studiowania tego tematu przez uczniów.

Czy ruda i minerał to to samo?

Nie. Minerał to naturalnie występująca substancja nieorganiczna o określonym składzie chemicznym i strukturze krystalicznej. Ruda to skała lub minerał zawierający cenny składnik, który można z zyskiem wydobyć. Wszystkie rudy zawierają minerały, ale nie wszystkie minerały są rudami. Kwarc jest minerałem, ale staje się rudą tylko wtedy, gdy zawiera wystarczającą ilość złota lub innych cennych metali, aby jego wydobycie było opłacalne.

Dlaczego niektóre minerały nie są wydobywane ze złóż?

Niektóre minerały, szczególnie te, które łatwo rozpuszczają się w wodzie, ekstrahuje się bezpośrednio z roztworów. Na przykład sól i węglan wapnia mogą wytrącać się z wody morskiej lub słonych jezior. Wody geotermalne mogą również przenosić rozpuszczone metale, które są odzyskiwane poprzez pompowanie, a nie konwencjonalne wydobycie. Są one nadal uważane za zasoby mineralne, ale nie wydobywa się ich w tradycyjnym znaczeniu kopania skał.

Czy minerały przemysłowe liczą się jako rudy?

Tak. Ze złóż rud wydobywa się minerały przemysłowe, takie jak halit (sól), gips, gliny i kalcyt. Chociaż brakuje im blasku złota i miedzi, są one cenne ekonomicznie i spełniają definicję rudy, ponieważ można je wydobyć i sprzedać z zyskiem. Te same zasady geologiczne, które odnoszą się do rud metali, mają zastosowanie także do towarów masowych.

Zrozumienie, że minerały zazwyczaj wydobywa się ze złóż rud, a następnie oddziela, wyjaśnia cały łańcuch produkcji minerałów. Od utworzenia złoża głęboko pod ziemią po końcowy skoncentrowany produkt gotowy do wytapiania, każdy etap zależy od geologii, inżynierii i starannego doboru sprzętu do przetwarzania. Następnym razem, gdy zobaczysz działający młyn kulowy lub przeczytasz o środkach do mielenia, będziesz dokładnie wiedział, dlaczego ten sprzęt istnieje: jest to pomost pomiędzy skałą w ziemi a czystym metalem w twoich rękach.